1. 1.1.Телеграфна маніпуляція. Амплітудна телеграфія (АТ)

3. Телеграфна маніпуляція - це управління високочастотними коливаннями передавача дискретним способом, або струмовими та безструмовими посилками, при якому струмовій посилці відповідає випромінювання високочастотних коливань передавача, а безструмовій - відсутність випромінювання (рис.3 та рис.4).

5. 

6. Бокові складові в спектрі сигналу АТ мають місце завдяки різкому замиканню та розмиканню контактів телеграфного ключа. При чому, чим більша швидкість маніпуляції ключем, тим більша відстань між сусідніми боковими складовими. Ця відстань називається частотою маніпуляції (F_m ).

7. Спектр сигналу АТ практично безкінечний. Але, умовно прийнято для зображення спектру брати по три бокових складових з обох сторін від основної частоти (F_нес). Тоді спектр такого сигналу має вид як показано на рис.5.

8. 

9. Рис.5. Спектр сигналу з амплітудною телеграфією

11. З рис.5 видно, що ширина спектру сигналу АТ дорівнює шести частотам маніпуляції.

12. Fат = 6 Fm.

    (1.1)

14. Але, щоб знайти ширину спектру необхідно спочатку визначити величину F_m (частоту маніпуляції). Як правило, швидкість телеграфування визначається в бодах.

15. Один бод - це одне маніпулювання в секунду. Тобто бод в два рази менше герца.

16. Щоб визначити частоту маніпуляції (F_m) в герцах потрібно швидкість телеграфування (в бодах) розділити на два.

17. Fm = В/2,

    (1.2)

18. де В - швидкість телеграфування в бодах.

19. Таким чином ширина спектру сигналу АТ залежить від швидкості телеграфування. При чому, чим більша швидкість телеграфування тим більша ширина спектру.

20. Сигнал АТ широко використовується при ручній роботі ключем (НС-1). При роботі в режимі літеродрукування цей вид маніпуляції використовується дуже рідко. Обумовлено це тим, що сигнал АТ має завадонезахищену паузу. Під час цієї паузи (коли передача інформації відсутня) може з'явитись завада, яка приймальною апаратурою може бути прийнята за корисний сигнал.

22. 1.2. Частотна маніпуляція. Частотна телеграфія (ЧТ)

24. Частотно - маніпульовані коливання - це коливання незмінної амплітуди, частоти якого можуть приймати два значення f₁ та f₂. Одне з цих значень служить для передачі "1"-"натиснення", а друге "0"-"відтиснення" (рис.6).

26. 

28. Рис. 6. Пояснення процесу частотної телеграфії

30. Енергетичний спектр такого коливання складається з двох сигналів АТ, окремо для кожної частоти (рис.7). Якщо в даний момент часу передавачем випромінюється частота “натиснення” то ясно, що частоти “відтиснення” в спектрі не буде (і навпаки).

31. Ширина спектру сигналу ЧТ залежить від: розносу частот (відстань між частотою натиснення і відтиснення, яка вимірюється в герцах). Чим більший рознос - тим ширший спектр. Рознос частот позначається F_р. Розноси частот в передачах ЧТ, як правило, являються стандартними величинами і можуть дорівнювати : 170, 250, 400, 500, 850, 1000 гц. Чим більша швидкість телеграфування , тим більша відстань між боковими складовими.

32. Ширину спектру для передачі ЧТ можна визначити по формулі:

33. Fчт = Fр + 6Fм.

    (1.3)

35. 1.3. Двоканальне частотне телеграфування (ДЧТ)

37. Припустимо, що необхідно передати інформацію від двох двох джерел повідомлень. Якщо її передавати послідовно, від кожного джерела, то це потребує часу в два рази більше ніж при передачі її одночасно від двох джерел при умові, що час який затрачується на передачу "1" або "0" є величиною постійною.

38. Таким чином, якщо використовувати для передачі подвійну ЧТ, то інформацію від двох джерел повідомлень можна передавати одночасно. Виграш в часі буде, в цьому випадку, в два рази. Схема передавача лінії зв'язку з використанням ДЧТ зображена на рис.7. В управлінні частотою передавача приймають участь одночасно два джерела повідомлень, наприклад телеграфні апарати. Передавач, формує складний високочастотний сигнал передачі подвійної ЧТ, який складається з чотирьох частот (f₁, f₂, f₃, f₄ ). При прийомі, за допомогою радіоприймача, цей сигнал виділяється, понижується по частоті (до значення проміжної частоти приймача) і подається на спеціальний пристрій-демодулятор, в якому відбувається розділення частот передачі і формування (з кожної частоти) імпульсів прямокутної форми, наприклад для двох телеграфних апаратів одночасно, які працюють на прийом.

40. 

42. Рис.7. Структурна схема передавача лінії зв’язку при формуванні сигналу ДЧТ

43. Отже, при подвійний ЧТ передається коливання незмінної амплітуди, частота якого може приймати будь-яке з чотирьох значень f₁, f₂, f₃, f₄. Кожне з цих значень (f₁,f₂,f₃,f₄) служить для передачі одного з чотирьох можливих сполучень “натиснень” і “відтиснень” двох одночасно передаваємих повідомлень (Н₁Н₂ – “11”, Н₁В₂ – “10”, В₁Н₂ – “01”, В₁В₂ – “00” (рис. 8)).

45. 

46. Рис.8. Пояснення процесу ДЧТ

47. Загальний спектр передачі з ДЧТ зображено на рис.9.

48. Рис.9. Загальний спектр передачі з ДЧТ

50. Ширина спектру подвійної сигналу з ДЧТ складається з трьох розносів між частотами передачі (F_р) та шести частот маніпуляцій (6F_m).

51. Fдчт = 3Fр + 6Fm.

    (1.4)

52. Середня частота спектру вказує середину спектру і позначає частоту, на якій працює передавач

54. Лекція № 7

Тема №3. Радіопередавальні пристрої

Заняття №1. Радіопередавальний пристрій Р-140

Вступ

Радіопередавальні пристрої РЕС є складовою частиною багатьох радіотехнічних систем і використовуються для передачі інформації, закладеної в електромагнітному коливанні. Їх використання дозволяє передати повідомлення на визначену відстань або працювати в мережі. До них висуваються високі вимоги щодо електромагнітної сумісності та вірності формування сигналів.

В дисципліні БЕТ будуть вивчатися два передавачі КХ діапазону довжин хвиль : Р-140 і "Екватор", основні методи генерування та управління ними при формуванні коливань, принципи їх побудови і експлуатації.

ОСНОВНА ЧАСТИНА

1. Призначення, склад та основні технічні характеристики рпп р-140

Радіопередавальним пристроєм називається пристрій, що виробляє струм високої частоти, керований електричними сигналами, несучими інформацію і підлягаючими передачі.

РПД є складовою частиною радіолінії і призначений:

1. Для перетворення енергії джерел живлення в енергію високочастотних коливань

2. Для модуляції високочастотних коливань за законом низькочастотного інформативного сигналу і передачі модульованих (маніпульованих) коливань в антенно-фідерний пристрій.

Сучасний радіопередавальний пристрій складається з комплексу елементів:

1. власне радіопередавача — апарату, що перетворює енергію постійного струму в струм високої частоти;

2. модулятора — пристрою, що управляє струмом високої частоти згідно із законом, визначеному передаваним сигналом;

3. джерел живлення;

4. системи охолоджування;

5. системи каналізації енергії струму високої частоти до антени;

6. системи управління, блокування і сигналізації.

Сучасні передавачі в більшості випадків будуються за багатокаскадною схемою (рис. 1).

Рис 1. Блок-схема лампового генератора.

Коливання створюються задавальним генератором (збудником), який забезпечує необхідну стабільність частоти всього передавача. Потужність задаючого генератора звично буває дуже малою. Одержані коливання посилюються декількома каскадами проміжного посилення. Часто тут відбувається множення частоти коливань, що генеруються.

Вихідний каскад — підсилювач потужності — створює необхідну потужність передавача. Потім коливання через фільтр, що відфільтровує всі побічні частоти, прямують в антену.

Сучасні потужні передавачі в більшості випадків будуються на електронних лампах. Це пояснюється тим, що:

1. за допомогою лампових генераторів можуть бути одержані як I найнижчі, так і найвищі частоти;

2. можна створити ламповий генератор потужністю від долів мілівата до будь-якої необхідної величини;

3. у ламповому передавачі простими засобами здійснюється управління амплітудою, фазою або частотою коливань;

4) стабільність сучасних лампових генераторів може бути надзвичайно високою.

Ламповий генератор є першоджерелом високочастотних незгасаючих коливань і перетворить енергію джерел електроживлення в енергію струмів високої частоти.

Ламповий генератор містить нелінійний елемент — генераторну лампу, коливальну систему у вигляді одного або декількох коливальних контурів, ланку зворотного зв'язку і джерела живлення (рис.1).

Нелінійний елемент – лампа і ланка зворотного зв'язку — призначені для перетворення флуктуаційних затухаючих коливань, що завжди мають місце в коливальній системі і викликаних тепловим хаотичним рухом електронів в провідниках, в стійкі, незгасаючі, коливання. Вказане перетворення вимагає виконання умови стійкої рівноваги. Ця рівновага полягає в тому, що необоротні втрати енергії в коливальній системі за кожний період коливань повинні поповнюватися в певні моменти часу.

Процес повинен бути стійким, а саме: при невеликих порушеннях рівноваги, наприклад, коли в коливальну систему поступає дещо більша або менша кількість енергії, чим необхідно, або це поступання відбувається з випередженням або відставанням в часі, рівновага повинна мимовільно відновитися.

У той же час в початковий момент роботи генератора, коли включаються джерела живлення, його стан повинен бути нестійким, тобто таким, при якому нікчемно малі флуктуаційні коливання в коливальній системі змогли б зрости до сталих (стаціонарних) значень і стан генератора у цей момент повинен зробитися стійким.

Таким чином, процес самозбудження полягає в передачі частини енергії з коливальної системи через ланкуг зворотного зв'язку на управляючий електрод — сітку лампи з метою управління анодним струмом, що живить коливальну систему, при якому виконується умова стійкої рівноваги в стаціонарному режимі роботи, і при цьому в генераторі існуватимуть певні фазові співвідношення між змінними складовими напруг на управляючій сітці, аноді, коливальній системі і першою гармонікою анодного струму, необхідні для нормальної роботи лампової схеми.

Енергія, за рахунок якої відбуваються первинне наростання коливань в коливальній системі і подальша підтримка стаціонарного режиму, відбирається від джерел живлення лампи.

Побудова схеми радіопередавального пристрою залежить від його призначення, виду модуляції та інших особливостей, проте в будь-якому радіопередаючому пристрої повинні міститися два основні канали проходження електричних коливань: управляючих (модулюючих), несучих у собі задану інформацію, і високочастотних незгасаючих коливань.

Окрім вказаних каналів, в радіопередавальний пристрій входять джерела електроживлення електронних ламп, транзисторів і інших елементів і система управління, сигналізації і блокування, яке забезпечує управління роботою радіопередавача і безпека обслуговуючого персоналу.

Передавач характеризується наступними основними параметрами:

1. Робоча частота або діапазон робочих частот, в межах якого повинен працювати передавач. Сучасні передавачі працюють на частотах приблизно від 10⁴ до 10¹² Гц.

2. Стабільність частоти. Висока стабільність частоти випромінюваних коливань необхідна, по-перше, через те, що при відході частоти від номінальної, коливання можуть потрапити в сусідній канал зв'язку, що призведе до виникнення перешкод; по-друге, при відхиленнях частоти передавача від номінальної для безперебійного зв'язку доведеться розширити смугу частот, яка приймається приймальними пристроями, а це збільшить потужність шумів і знизить відношення сигнал/шум в тракті прийому. Щоб підвищити це відношення, потрібно буде збільшити потужність передаючого пристрою, що, очевидно, невигідно. Норми на нестабільність частоти передаючих пристроїв затверджуються відповідними організаціями, допускається відносна нестабільність сучасного передаючого пристрою до 10^-6. Іноді потрібна ще вища стабільність частоти. Досягнута в даний час відносна нестабільність частоти має порядок .

3. Потужність сучасних передавачів. Лежить в межах від часток міліват до тисячі кіловат.

4. Можливість управління (модуляції) високочастотними струмами. Наприклад, для передачі телефонних сигналів необхідно змінювати амплітуду або частоту передавача відповідно до форми передаваного низькочастотного сигналу (модулювати коливання).

5. Тому для радіотелефонних передавачів звичайно потрібна неспотворена модуляція в діапазоні частот від 300 до 3500 гц; для радіомовлення – від 50 до 10 000 Гц, а при частотній модуляції від 30 до 16 000 гц. При передачі телевізійних сигналів діапазон модулюючих частот лежить в межах 0—6106 гц.

6. Висока надійність, тобто велике число годин напрацювання на відмову.

7. Високий коефіцієнт корисної дії.

8. Процес модуляції супроводжується виникненням нелінійних викривлень. Технічними вимогами передбачено кілька значень коефіцієнта гармонік в залежності від глибини модуляції. Викривлення вимірюють при коефіцієнті модуляції 50,80 та 100%. Для сучасних передавачів потужність 5-50 кВт коефіцієнт гармонік не повинен перевищувати відповідно 2,5-4%.

9. Нерівномірність частотної характеристики передавача в смузі частот модуляції 50÷8000Гц не повинна перевищувати +1дБ.

10. Для всіх передавачів потужність випромінювання на гармоніках основної частоти і других побічних випромінюваннях не повинна перевищувати 0,01% потужності на основній частоті і в будь-якому випадку не повинна бути вищою 50 мВт.

Таким чином, до числа основних характеристик РПдП відносяться:

• вихідна потужність

• діапазон частот, в якому працює передавач

• стабільність частоти коливань

• коефіцієнт корисної дії (ККД)

• форма сигналу і вид його модуляції.

Передавач Р-140 («Полоса») призначений для генерації, підсилення і передачі в антену енергії струмів високої частоти.

В передавачі здійснюється:

• формування сигналів всіх видів роботи;

• формування сітки робочих частот через 100Гц;

• підсилення коливань ВЧ до необхідної потужності;

• передача коливання високої частоти в антену через узгоджуюче-симетруючий пристрій.

До складу передавача входять:

• збудник (прилади 1-ОМ; В2; В3 і В4);

• підсилювач потужності (ПП);

• пристрій узгоджувально-симетруючий (ПУС);

• високочастотний перемикач (ВЧП);

• узгоджувально-комутуючий пристрій (УКП);

• випрямляючий пристрій передавача (ВУ-50);

• еквівалент навантаження;

• комутатор передавальних антен.

К онструктивно передавач виконаний у вигляді стійки з висувними блоками (приладами) (рис. 2).

Рис. 2. Розміщення блоків (приладів) передавача.

Технічні характеристики

1. Діапазон роботи передавача – від 1,5 до 30,0 МГц (10-200М). В цьому діапазоні передавач має 285000 робочих частот з інтервалом через 100Гц і кратних 100Гц.

2. Передавач забезпечує наступні види робіт:

• одноканальну односмугову телефонну роботу по верхній або нижній бокових смугах (НС, ВС) при низькочастотному спектрі кожної смуги 300-3400Гц;

• двоканальну односмугову телефонну роботу при вказаному спектрі частот (два незалежних канали). В кожному каналі може передаватися або різна інформація (НС + ВС режим), або одна і та ж інформація (режим Акорд);

• телефонну роботу при амплітудній модуляції з рівнем несучої 70%

• телефонну роботу при частотній модуляції;

• телефонну роботу при амплітудній модуляції (АТ);

• телефонну роботу при частотній маніпуляції із зсувом частот 125, 250 і 500Гц (ЧТ – 125; ЧТ – 250 і ЧТ – 500);

• одноканальну літеродрукуючу роботу при частотній маніпуляції з частотним зсувом 125; 250 і 500Гц;

• двоканальну роботу літеродрукування при подвійному частотному телеграфуванні з частотним зсувом 250Гц (ДЧТ-250).

3. Стабільність частоти передавача визначається високостабільним ОГ, нестабільністю частоти якого за 10 діб ±6^.10^-8, а за шість місяців – (2-5)^.10^-7.

4. Час перестройки передавача з однієї частоти на іншу:

• вручну (при початковій настройці) – 3 - 6хв;

• автоматично – не більше 30сек при попередній установці і запам’ятовуванні десять любих фіксованих частот.

Попередня настройка передавача забезпечує запам’ятовування настройки, режиму, виду роботи і антени на кожну із десяти частот і здійснюється в режимі НАСТРОЙКА БЕЗ ВЫХОДУ В ЭФИР.